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一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应...

一种人工固氮的新方法是在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3N23H2O满分5 manfen5.com2NH3O2

进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(反应时间3 h)

T/

30

40

50

生成NH3/(106 mol)

4.8

5.9

6.0

 

请回答下列问题:

(1)50时从开始到3 h内以O2物质的量变化表示的平均反应速率为________ mol·h1

(2)该反应过程与能量关系可用如图表示,则反应的热化学方程式是____________

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(3)与目前广泛应用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率较慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:_______________________________________

(4)工业合成氨的热化学方程式为N2(g)3H2(g) 满分5 manfen5.com2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol1。在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N24 mol H2,达到平衡时,N2的转化率为50%,体积变为10 L。求:

该条件下的平衡常数为________

若向该容器中加入a mol N2b mol H2c mol NH3,且abc均大于0,在相同条件下达到平衡时,混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(“>”“<””)92.4 kJ

 

(1)1.5×10-6 (2)N2(g)+3H2O(l)=2NH3(g)+O2(g)ΔH=+765.2 kJ·mol-1 (3)升高温度 (4)①400 ②< 【解析】(4)①K= =400。 ②当加入2 mol N2和4 mol H2时,生成2 mol NH3,放出92.4 kJ的热量,而当加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3时,平衡时NH3仍为2 mol,则生成的NH3为(2-c) mol,则放出的热量小于92.4 kJ。  
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考点分析:
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2 L密闭容器内,800时反应2NO(g)O2(g) 满分5 manfen5.com2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:

时间(s)

0

1

2

3

4

5

n(NO)(mol)

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

 

(1)写出该反应的平衡常数表达式:K__________。已知K300>K350,则该反应是________热反应。

(2)如图中表示NO2变化曲线的是__________,用O2表示从0 s2 s 内该反应的平均速率v________

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(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________

av(NO2)2v(O2)

b.容器内压强保持不变

cv(NO)2v(O2)

d.容器内密度保持不变

(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__________

a.及时分离出NO2气体

b.适当升高温度

c.增大O2的浓度

d.选择高效催化剂

 

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利用光能和光催化剂,可将 CO2 H2O(g)转化为 CH4 O2。紫外光照射时,在不同催化剂()作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。

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(1)030 小时内,CH4的平均生成速率 vvv从大到小的顺序为________;反应开始后的 12 小时内,在第________种催化剂作用下,收集的 CH4最多。

(2)将所得 CH4 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)H2O(g) 满分5 manfen5.comCO(g)3H2(g)。该反应ΔH=+206 kJ·mol1

画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)

将等物质的量的CH4 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中,某温度下反应达到平衡,平衡常数 K 27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)

(3)已知:CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)ΔH=-802 kJ·mol1

写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式____________________________________

 

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Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pHFe2浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物pCP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。

[实验设计] 控制pCP的初始浓度相同,恒定实验温度在298 K313 K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验。

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)

实验编号

实验目的

T/K

pH

c/103 mol·L1

H2O2

Fe2

为以下实验作参照

298

3

6.0

0.30

探究温度对降解反应速率的影响

 

 

 

 

 

298

10

6.0

0.30

 

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[数据处理] 实验测得pCP的浓度随时间变化的关系如上图。

(2)请根据上图实验曲线,计算降解反应50150 s内的反应速率:

v(pCP)________mol·L1·s1

[解释与结论]

(3)实验表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_____________________________

(4)实验得出的结论是:pH等于10时,________

[思考与交流]

(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:________

 

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已知下列两个反应:

反应CO2(g)H2(g) 满分5 manfen5.comCO(g)H2O ΔH1

反应CO(g)H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)H2(g) ΔH2

(1)相同温度下,若上述反应的化学平衡常数为K1,反应的化学平衡常数为K2,那么K1·K2________

(2)反应化学平衡常数K1和温度t的关系如下表一:

t/

700

800

850

1 000

1 200

K1

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

 

该反应的ΔH1__________0(选填“>”“<”)

(3)某温度下,反应的化学平衡常数为2.25。在该温度下,向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中通入CO2(g)H2(g),这两种物质的起始浓度如下表二:

起始浓度

c(CO2)(mol/L)

0.01

0.02

0.02

c(H2)(mol/L)

0.01

0.01

0.02

 

反应速率最快的是________(”),平衡时,H2转化率最大的是________(”),丙中H2的转化率为________

 

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可逆反应:aA(g)bB(g)满分5 manfen5.comcC(g)dD(g)ΔHQ,试根据图回答:

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(1)压强p1p2________(”)

(2)(ab)(cd)________(”)

(3)温度t1t2________(”)

(4)Q值是________(”)

 

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